探究碳纖維加固技術(shù)在橋梁施工中的應用

馬 駿

(邢臺路橋建設(shè)總公司)

1 碳纖維材料的分析

1.1 碳纖維的性能

碳纖維的物理性能很強大，一般片材料碳纖維材料的拉伸強度在2 400 ～3 400 MPa 之間，這種高拉伸強度片材幾乎超出一般普通碳素鋼板拉伸強度十倍之多，碳纖維片材一般具有高模量，高強度，中等模量三種力學性能，不同力學性能的片材具有不同的彈性模量，雖然其中高模量碳纖維的彈性模量較高，但其本身也有其缺點，那就是其拉伸率也相對較低。另外，碳纖維片材的質(zhì)量比一般剛才要輕，這也給運輸和施工帶來了巨大的便利，而且其本身化學性能穩(wěn)定，不容易受腐蝕，耐寒耐熱性都很好。

1.2 專用配套粘結(jié)材料

(1)底層涂料，它的主要作用是滲透混凝土表面，為以后的長久性粘結(jié)打下鋪墊;(2)油灰，填充混凝土表面的空隙并形成憑證表面以便碳纖維材料的使用。

要想使碳纖維與混凝土之間的粘貼更緊密牢固，對樹脂的本身性能要求也很高，其粘貼強度時整個維修過程的關(guān)鍵，因此必須要滿足其粘貼強度大于混凝土各項物理強度的要求。

2 現(xiàn)今碳纖維片材的處理方法

2.1 混凝土表面處理

混凝土表面那一層經(jīng)過交通工具的軋損和外界惡劣環(huán)境的風蝕和腐蝕，受到損傷的同時也會劣化層(包括粉刷層的掉落，風化，剝離的砂漿等)，只有用砂輪機先研磨掉這些劣化層再進行相應的清潔處理，水洗并干燥后，才能進行接下來的粘貼工作。

2.2 斷截面的修復

這些壞掉的斷面層同樣也要去除表面的腐蝕，剝落等，如若混凝土里面的鋼筋露出來，還要做好保護里面鋼筋不被腐蝕的措施，在做好清潔措施后，在考慮運用同剛度的環(huán)氧樹脂砂漿進行此處斷面的修復工作，一般斷面是小的裂縫，可以對已進行灌入環(huán)氧樹脂，此種情況下，同時還要注意裂縫是否有漏水情況，如有漏水，應在修復之前對漏水先進行處理。

2.3 混凝土表面的維護

混凝土表面在長時間的使用，由于重物的軋損和路面之間的受力擠壓，會出現(xiàn)高出原來表面的突起和低于表面的坑洼，此時的表面損傷已經(jīng)過大，只有及時修護，才能保證表面不會出現(xiàn)更大面積的損害，同時也是為了保證路面車輛通行的方便。此種情況下，一般凸起的表面可以使用切割機或者砂輪切割打磨，使其平整，而凹下去的部分我們通常灌以環(huán)氧樹脂等，在填補時還要注意對凹處是修整，通常是將轉(zhuǎn)角處打磨成半徑為20 mm 的凸角即可。

2.4 底層涂料

在上面我們已經(jīng)介紹了底層涂料的用途，但是它的使用，其實也有嚴格的環(huán)境要求，通常氣溫過低(一般是低于5 ℃)，下雨或者RH 值大于95%就不能使用，在使用時還要保證現(xiàn)場施工空氣流暢，不可點火，此外，施工人員自身必須做好防護措施，口罩，護目鏡和橡皮手套是不可少的。

2.5 碳纖維材料的粘貼

在使用碳纖維材料粘貼時，其本身尺寸一般規(guī)定為長度在2 m 以內(nèi)，由于其保管比較麻煩，一般都是用多少剪多少，以避免材料的浪費，施工面底漆一般可以直接用手來確認其干燥程度，同時在施工超過一星期之后，用砂輪加以磨平。

2.6 碳纖維材料的使用和處理

涂好環(huán)氧樹脂后，就可以粘貼碳纖維材料了，注意粘貼時碳纖維長的以便要留有10 cm 的搭接長度，以毛刷滾輪或者橡皮掛到沿貼好的碳纖維材料表面推平，保證兩個接觸表面之間不會出現(xiàn)空氣氣泡，以免降低施工質(zhì)量。出現(xiàn)多層碳纖維粘貼的時候，只要按照上述步驟即可。

3 碳纖維材料在橋梁施工方面的應用

(1)碳纖維材料的優(yōu)點在于質(zhì)量輕，維修時不需要設(shè)備，夠方便，同時對施工地正常工作的影響夠小，因此這種新技術(shù)就成為了公路路面加固的主要幫手，這樣在橋下的高空作業(yè)和公路橋梁上這種碳纖維材料的技術(shù)應用就有了廣泛的應用了。

(2)一般公路上使用過久的混凝土的維修還要注意方法，我們一般使用綜合法，即按照現(xiàn)場環(huán)境的要求和相應的技術(shù)檢測的反映，以一種加固方式為主，其他方法為輔進行維修，而碳纖維材料的技術(shù)就相應了這一要求，以粘貼碳纖維為主，配以配套環(huán)氧樹脂進行灌封為輔。

(3)由于我國在該項技術(shù)上的發(fā)展較歐洲國家的晚，因此在此類產(chǎn)品上距其他國家還有差距，因此我國所用的材料進口居多，這就大大提高了施工成本，因此在這方面的技術(shù)運用一般是以加固為主，以便增強施工的利潤和效益。

(4)在對技術(shù)的運用基礎(chǔ)上，我國通過對其他國家該項技術(shù)的經(jīng)驗的吸收，編制了碳纖維技術(shù)的指導手冊，這就為我國技術(shù)人員在這方面的工作帶來了極大的方便，同時也是對這方面知識的系統(tǒng)化和專業(yè)化。在此基礎(chǔ)上，我國研究人員根據(jù)自身道路的特點和環(huán)境的因素對這項技術(shù)在我國的實施和應用進行了進一步的研究，為這項技術(shù)在我國的全面應用打下了基礎(chǔ)。

4 總 結(jié)

根據(jù)以上的分析，探究碳纖維材料的性能，及在我國橋梁領(lǐng)域方面的應用，根據(jù)其優(yōu)越的性能特點，使其終將會成為橋梁施工道路上的領(lǐng)軍人物，而其目前在該領(lǐng)域的廣泛應用，也帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

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